مدل سازی عددی متا مواد به منظور استفاده در کاربردهای استتاری مقاله

در این مقاله، ابتدا متا مواد از منظری تاریخی بررسی و نیز تکنیک های فعال و غیرفعال نامرئی سازی معرفی می شوند. سپس با توجه به پتانسیل بالای فناوری نامرئی سازی غیر فعال در زمینه نظامی، شبیه سازی پوشش های نامرئی ساز با استفاده از نرم افزار Comsol ارائه شده است. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند که می توان با این روش پوشش های نامرئی سازی با شکل کاملا دلخواه طراحی نمود. این موضوع که پوشش نامرئی ساز قادر است پرتوهای الکترومغناطیسی را به دور ناحیه داخلی پوشش و بدون ایجاد اختلالی خم کند و از نفوذ موج های الکترومغناطیسی به داخل آن ناحیه جلوگیری کند، در تمامی شبیه سازی های انجام شده به وضوح قابل مشاهده است. همچنین از این ویژگی متا مواد می توان برای حفاظت اهداف در برابر تهدیدات الکترومغناطیسی، نظیر پالس های الکترومغناطیس قوی استفاده نمود.

نامرئی‌سازی به‌وسیله متامواد بر پایه اپتیک تبدیلی<FootNote No="151" Text="- Transformation optics"/> می‌باشد و فرآیندی را توصیف می‌کند که به‌وسیله آن می‌توان موج الکترومغناطیسی را کنترل نمود و آنرا از اطراف جسم عبور داد، بدون اینکه با جسم برهم‌کنشی داشته باشد. <H3>2- شبیه‌سازی پوشش نامرئی‌ساز با شکل دلخواه</H3> اساس اصلی در پوشش‌های نامرئی‌ساز در این است که حجم مشخصی در فضای اصلی، با استفاده از تبدیل مختصات، به لایه‌ای در دستگاه تبدیل‌یافته نگاشته شود. در واقع معادله لاپلاس در فضای مجازی به شکل زیر است: (1) حال می‌توان این معادلات لاپلاس را به‌طور عددی حل کرد و برای پوشش‌های نامرئی‌ساز با هر شکل دلخواه، تبدیل را به‌دست آورد. علاوه براین از آنجا که حل معادله لاپلاس تحت شرایط مرزی دیریکله به‌صورت عددی کاملا مسئله معلوم و شناخته شده است، لذا می‌توان آن را برای هر شکل دلخواهی استفاده نمود. </H7> سیستم دوم که شبیه‌سازی آن انجام شده است، پوشش نامرئی‌ساز با شکل کاملا دلخواه می‌باشد که با استفاده از حل عددی معادلات لاپلاس طراحی شده است. تبدیل مختصات برای این شکل دلخواه به‌وسیله حل معادله لاپلاس به صورت عددی به‌دست می‌آید و از آن برای شبیه‌سازی رفتار موج الکترومغناطیسی فرود آمده بر پوشش نامرئی‌ساز با شکل دلخواه استفاده می‌شود. با استفاده از ماژول الکترومغناطیسی این نرم‌افزار، مسئله رسانای کامل با شکل دلخواه که با پوشش نامرئی‌ساز احاطه شده است، شبیه‌سازی می‌شود. پس مشاهده می‌شود که با استفاده از تبدیلات غیرخطی که از حل معادلات لاپلاس به‌دست می‌آیند می‌توان پوشش‌های نامرئی‌ساز با شکل کاملا دلخواه را طراحی و محاسبه نمود.